Book/Report

FZJ-2017-04612

http://join2-wiki.gsi.de/foswiki/pub/Main/Artwork/join2_logo100x88.png Optimalisierung des Auflösungsvermögens und der Intensität von Teilchenspektrometern, angewendet auf das Beispiel des Parabelspektrographen

Fiebig, G. (Corresponding author)FZJ*

1971
Kernforschungsanlage Jülich, Verlag Jülich

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/14901

Report No.: Juel-0737-FF

Abstract: Das Ziel ionenoptischer Rechnungen zur Auslegung von Teilchenspketrometern, die aus magnetischen und elektrischen Ablenkfeldernbestehen, ist die optimale Bestimmung der Systemparameter derart, daß für ein gefordertes Massen- oder Energieauflösungsvermögenmaximale Intensität in der Nachweisebene erreicht wird. Die abbildenden Eigenschaften des Systems folgen aus den Bahngleichungenn-ter Näherung (n = 1,2, ... ) für die dreidimensionale Bewegung eines Ions, das von einer ausgedehnten Quelle in einer bestimmten räumlichen Richtung in das System emittiert wird. Unter der Annahme, daß auf Grund der jetzt vorliegenden ionenoptischen Theorie die Bahngleichungen für das betrachtete Teilchenspektrometer bekannt sind, wird im folgenden mit Hilfe des Phasenraumkonzeptes das Auflösungsvermögen in bezug auf die Basisbreite und die Varianz der maßgeblichen Linienform am Ort des Fokus definiert. Die beiden Definitionen des Auflösungsvermögens dienen als Zielfunktionen zur Bestimmung der Systemparameter. Es zeigt sich, daß die beiden Zielfunktionen häufig weniger eine Alternative hinsichtlich des optimalen Wertes für das Auflösungsvermögen darstellen, als vielmehr hinsichtlich der optimalen Parameterwerte. Im Unterschied zu bisher üblichen Methoden werden bei der Optimalisierung des Auflösungsvermögens nicht mehr individuelle Bildfehlerterme betrachtet, sondern der Einfluß aller Bildfehler auf das Auflösungsvermögen wird simultan erfaßt und korrigiert. Die Abhängigkeit der Fokussierungslänge von den Dispersionseigenschaften des Systems wird bei der Optimierung des Auflösungsvermögens berücksichtigt. Nach Festlegung aller Apparategrößen wird für ein gefordertes Auflösungsvermögen die Strahlintensität maximiert, indem der Quellspalt und die Eintrittsblende geeignet dimensioniert werden. Zur numerischen Durchführung der Optimalisierung, die ein nichtlineares, mehrdimensionales Problem mit nichtlinearenNebenbedingungen darstellt, werden eine direkte Suchmethode sowie ein stochastisches Näherungsverfahren verwendet. Am Beispiel des fokussierenden Parabelspektrographen wird die Systemoptimierung vorgeführt. Die in Kapitel 4 ausführlich hingeschriebenen Funktionen für das Basis- und Varianz-Auflösungsvermögen beziehen sich auf den Parabelspektrographen. Die Abbildungseigenschaften eines unkorrigierten (gerade Feldgrenzen) und eines korrigierten (gekrümmte Feldgrenzen) Parabelspektrographen werden in Kapitel 5 gegenübergestellt. Zur Veranschaulichung der Leistungsfähigkeit der Optimierungsmethode werden anhand von Computer-Simulationsrechnungen Plots der zweidimensionalen Intensitätsverteilung in derNachweisebene erzeugt, aus denen die erzielte Verbesserung ersichtlich ist ( siehe z. B. Fig. 5.6 und 5.23). In Abschnitt 5.43 werden die optimalen Daten für einen Parabelspektrographen angegeben, dessen Aufbau am deutschfranzösischen Hochflußreaktor in Grenoble erfolgt.

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Contributing Institute(s):

1. Publikationen vor 2000 (PRE-2000)

Research Program(s):

1. 899 - ohne Topic (POF3-899) (POF3-899)

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Database coverage:

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